تعریف دوباره عدد صفر؛ کشفیات جدید در تحقیقات مغزی!

دانشمندان در بیمارستان دانشگاه بن و دانشگاه توبینگن در درک اینکه مغز انسان چگونه به عدد صفر فکر می‌کند، پیشرفت چشمگیری داشته‌اند. با وجود اهمیت این عدد در ریاضیات، پایه عصبی عدد صفر در مغز انسان پیش از این ناشناخته بود. قبلاً تصور می‌شد که صفر به‌عنوان “هیچ‌چیز” درک می‌شود، اما اکنون می‌دانیم که این عدد در واقع توسط نورون‌های مجزای لوب موقتی میانه به‌عنوان یک ارزش عددی متمایز پردازش می‌شود.

این کشف نشان‌ می‌دهد به‌جای اینکه عدد صفر به‌عنوان یک دسته جداگانه تلقی شود، مغز آن را یکی از اعضای یکپارچه‌ی سایر اعداد در نظر می‌گیرد. این نوع ادراک پیامدهای قابل‌توجهی برای هر دو حوزه علوم اعصاب و ریاضیات دارد.

نقش منحصر به فرد صفر در ریاضیات!

عدد صفر به‌عنوان یک پایه برای توسعه سیستم‌های عددی و ریاضیات شناخته می‌شود و به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین پیروزی‌های فرهنگی بشر جشن گرفته می‌شود.

طبق گقته‌ی پروفسور فلوریان مورتمن از بخش اپی لپتولوژی در UKB که همچنین عضو حوزه تحقیقاتی فرامرزی “زندگی و سلامت” در دانشگاه بن است:

برخلاف اعداد دیگر مانند یک، دو یا سه که نمایانگر مقادیر شمارش‌پذیر هستند، صفر به معنای عدم وجود چیزی شمارش‌پذیر است اما در هر حال هنوز یک ارزش عددی دارد.

در مقابل اعداد طبیعی مثبت، مفهوم عدد صفر تنها در اواخر تاریخ بشری و در دو هزار سال اخیر ظهور کرده است. این موضوع در رشد کودکان نیز منعکس می‌شود، زیرا کودکان معمولاً تنها در حدود شش سالگی قادر به درک مفهوم صفر و قوانین ریاضی مرتبط با آن هستند.

کشف نمایش عصبی صفر

نحوه نمایش این مفهوم توسط سلول‌های عصبی در مغز انسان هنوز مورد بررسی قرار نگرفته بود. محققان از بن اکنون با زیست‌شناسان اعصاب از دانشگاه توبینگن همکاری کرده‌اند تا به این سوال پاسخ دهند.

برای این منظور، آن‌ها به بیماران جراحی مغز که الکترودهای میکروسکوپی در لوب‌های موقتی آن‌ها قرار داده شده بود، مقادیر عددی از صفر تا نه را نشان دادند. مقادیر عددی هم به‌صورت اعداد عربی و هم به‌صورت مجموعه‌های نقطه‌ای از جمله یک مجموعه خالی، نمایش داده شدند.

استر کاتر، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید:

در همین حین، ما توانستیم فعالیت سلول‌های عصبی فردی را اندازه‌گیری کنیم و به طرز عجیبی نورون‌هایی را پیدا کردیم که صفر را سیگنال‌دهی می‌کردند. این نورون‌ها به عدد عربی صفر یا مجموعه خالی پاسخ دادند، اما نه به هر دو.

صفر به‌عنوان یک ارزش عددی شناخته شده

در هر دو مورد، یک اثر فاصله‌ای اعداد وجود داشت که در آن نورون‌ها به عدد همسایه صفر، یعنی یک، به‌طور ضعیف‌تری، اما قابل اندازه‌گیری، به همان شکل پاسخ دادند.

پروفسور دکتر آندریاس نیدر از مؤسسه نوروبیولوژی دانشگاه توبینگن می‌گوید:

بنابراین در سطح عصبی، مفهوم صفر به‌عنوان یک دسته جداگانه “هیچ‌چیز” کدگذاری نمی‌شود، بلکه به‌عنوان یک ارزش عددی یکپارچه با سایر ارزش‌های عددی شمارش‌پذیر در انتهای پایین خط عددی تلقی می‌شود.

پروفسور مورتمن اضافه می‌کند:

با وجود این یکپارچگی، مجموعه خالی به‌طور متفاوتی در سطح جمعیت عصبی نسبت به سایر اعداد کدگذاری می‌شود، به‌ویژه در مورد مجموعه‌های نقطه‌ای. این می‌تواند توضیح دهد که چرا شناسایی مجموعه خالی در سطح رفتاری نیز بیشتر از سایر اعداد کوچک طول می‌کشد.

با این حال، برای اعداد عربی، این اثر در هیچ‌یک از سطوح عصبی یا رفتاری یافت نشد. از این رو، محققان اهمیت نمایش‌های نمادین، برای مثال از طریق اعداد عربی، برای یکپارچگی عدد صفر در خط عددی در مغز انسان را تشخیص دادند.

منبع: Scitechdaily